Krajowe doświadczenia i perspektywy wykorzystania gazu ziemnego w kogeneracji

Wisła, 16 – 18 kwietnia 2008

Krajowe doświadczenia i perspektywy wykorzystania gazu ziemnego w kogeneracji

Marian Babiuch

Prezes Zarządu EC „Zielona Góra” S.A.

Prezes Zarządu PTEZ

I Kongres Polskiego Przemysłu Gazowniczego

16-18 kwietnia 2008, Wisła


Doświadczenia


EC Zielona Gora

Władysławowo

EC Gorzów

EC Rzeszów

EC Nowa Sarzyna

EC Zawodowe Członkowie PTEZ

EC niezrzeszone w PTEZ

Większe źródła skojarzone zasilane gazemWiększe źródła skojarzone zasilane gazem

KostrzynArctic Paper

EC Lublin - Wrotków

większe przemysłowe i pozostałe


Elektrociepłownia

Blok gazowo - parowy

gazMocelektryczna

[MW]

Moccieplna[MW]

Gorzów Wlkp. 65 113zaazotowany, niesystemowy

złoże Barnówko - Mostno – Buszewo k.Dębna Lub.

Zielona Góra 198 135zaazotowany GZ 41,5

złoże Kościan - Brońsko

Kostrzyn Arctic Paper 20,7 126zaazotowany, niesystemowy

złoże Dębno Lub.

Władysławowo 11 18gaz odpadowy towarzyszący

wydobyciu ropy naftowej z Bałtyku

Lublin – Wrotków 235 150 wysokometanowy GZ 50

Rzeszów 96 76 wysokometanowy GZ 50

Nowa Sarzyna 116 70 wysokometanowy GZ 50

Przykładowe bloki gazowo – parowe w Polsce

kraj

ow

yim

po

rto

wan

y


Zalety bloku gazowo – parowego

Wysoka efektywność

Wysoka sprawność i dyspozycyjność

Małe zapotrzebowanie na moc urządzeń potrzeb własnych

Mała emisja szkodliwych zanieczyszczeń

Brak odpadów paleniskowych pochodzących z procesu spalania

Niska uciążliwość dla otoczenia

Krótki czas rozruchu

Możliwość uzyskania dużych zmian obciążenia w krótkim czasie


BGP w Elektrociepłowni „Zielona Góra”BGP w Elektrociepłowni „Zielona Góra”


Inwestor: PGNiGDługość gazociągu: 100 kmŚrednica: 350 / 300 mmZużycie gazu 324 mln m3/rokWartość opałowa 28,2 MJ/m3

Zaopatrzenie w gaz EC „Zielona Góra”


System sieci gazu zaazotowanego w zachodniej Polsce

Gazociąg do EC Zielona Góra zamknął pierścień sieci gazu zaazotowanego w zachodniej Polsce


KW 6KW 5KW 4KW 3KW 2KW1K 1 K 2 K 3 K 4

KO

TP TP 1 TP 2

wym. ciepł.

skraplacz

TG

wym. ciepł.

~~

~

~

wym. ciepł.

BLOK GAZOWO - PAROWY BLOK WĘGLOWY

powietrze

gaz

KOTŁY WODNEKOTŁY PAROWE

system ciepłowniczy miasta

A

A

Układ pracy BGP z istniejącą częścią EC ZG


Podstawowe dane eksploatacyjne z pierwszych trzech Podstawowe dane eksploatacyjne z pierwszych trzech lat eksploatacji BGP lat eksploatacji BGP

• Ilość wyprodukowanej energii elektrycznej netto - 3.800.000 MWh

• Całkowita ilość godzin pracy TG od pierwszego uruchomienia – 23 423h

• Przeliczeniowa ilość startów TG od uruchomienia - 156• Średnia sprawność całoroczna netto – 59,6 %• Średnia dyspozycyjność w ostatnim roku

eksploatacji – 95%


Spełnienie standardów emisyjnych SOSpełnienie standardów emisyjnych SO22

Średnie stężenie emisji dwutlenku siarki w odniesieniu do standardu

891

0,07

1500

120

500

1000

1500

2000

Średnie stężenie SO2 wroku 2007 mg/rm3

891 0,07

Dopuszczalne średniestężenie SO2 mg/rm3

1500 12

Blok Węglowy Blok Gazowo-Parowy



Spełnienie standardów emisyjnych NOSpełnienie standardów emisyjnych NO22

Średnie stężenie emisji dwutlenku azotu w odniesieniu do standardu

374

56

400

75

0

100

200

300

400

500

Średnie stężenie NO2 wroku 2007 mg/rm3

374 56

Dopuszczalne średniestężenie NO2 mg/rm3

400 75




Spełnienie standardów emisji pyłuSpełnienie standardów emisji pyłu

Średnie stężenie emisji pyłu w odniesieniu do standardu

339

0,24

400

50

100

200

300

400

500

Średnie stężenie pyłu w roku2007 mg/rm3

339 0,24

Dopuszczalne średniestężenie pyłu mg/rm3

400 5




Dylematy polskiej elektroenergetykiDylematy polskiej elektroenergetyki

95 % energii elektrycznej w Polsce wytwarza się z węgla kamiennego i brunatnego (najwięcej w Europie), powodując dużą emisję CO2. Wytworzenie tej samej ilości energii elektrycznej z gazu powoduje dwukrotne zmniejszenie emisji CO2.

/ W 2006 r. łącznie wytworzono 161,8 TWh energii elektrycznej/

Niezadowalający rozwój elektroenergetyki gazowej /ok. 2,5% energii elektrycznej z gazu/ (niewielkie wykorzystanie lokalnych zasobów gazu, znaczne ilości gazu importowanego spalane głównie w kotłowniach)


Perspektywy


WyzwaniaWyzwania

Znaczący przyrost zużycia energii elektrycznej (2006/2005 - 3,1%) w 2020 r. prognozowany przyrost wyniesie ok. 60 – 80 TWh / łączne zapotrzebowanie 210 – 230 TWh /

Wzrost zapotrzebowania na moc szczytową, przy jednoczesnym

zmniejszaniu się dostępnej mocy /dyspozycyjnej/ 2006r. - popyt szczytowy 24,64 GW

- moc dostępna 27,13 GW

TWh

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

2005 2010 2015 2020 2025

obecnie Polak zużywa 50 % en. el. mniej niż mieszkaniec Europy Zachodniej

Dylematy polskiej elektroenergetykiDylematy polskiej elektroenergetyki

Wisła, 16 – 18 kwietnia 2008 Dane PSE Operator: www.pse-operator.pl

Obciążenie elektrowni krajowych i dostępne dla OSP rezerwy mocy w dobowym szczycie

krajowego zapotrzebowania na moc w styczniu 2008

Dane PSE Operator

Obciążenia szczytowe grudnia i stycznia

zbliżyły się do niebezpiecznej

granicy, zmniejszają się

rezerwy systemowe, zwiększa awaryjność

Styczeń 2008


Krajowe zapotrzebowanie oraz

moc dostępna dla OSP w dobowych

szczytach krajowego zapotrzebowania na moc – styczeń 2008r.

Styczeń 2008

Dane PSE Operator

Z bilansu mocy w KSE wynika konieczność oddawania rocznie

1000 MW do 1500 MW nowych mocy


KogeneracjaKogeneracja

„lekarstwem na zawał „lekarstwem na zawał polskiej elektroenergetyki”polskiej elektroenergetyki”


KogeneracjaKogeneracja

ciepło en.elektryczna

SYNERGIATechnologia wysokiej efektywności

wykorzystania paliwa


30

produkcja rozdzielona

elektrownia

37%

kotłownia

85%

energia el.

50

ciepło

paliwo

81

139

100

paliwo

razem

100

kogeneracja

80%

Elektrocie-płownia

Oszczędność paliwa

139 - 100139

= 28%

razem

58

Oszczędność energii pierwotnej Oszczędność energii pierwotnej

X 100%=


Kraje członkowskie UE mają obowiązek co cztery lata wykonać analizę potencjału kogeneracji swoich gospodarek.

(dyrektywa 2004/8/EC)

Polska po raz pierwszy taką analizę przedstawiła w 2007 roku. Minister Gospodarki zawarł w sierpnia 2006r z Polskim Towarzystwem Elektrociepłowni Zawodowych (PTEZ) Porozumienie o współpracy w zakresie opracowania analizy krajowego potencjału zastosowania wysokosprawnej kogeneracji.

Na zamówienie PTEZ zespół naukowców z Uczelnianego Centrum Badawczego Energetyki i Ochrony Środowiska Politechniki Warszawskiej oraz Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej opracował Analizę krajowego potencjału wysokosprawnej kogeneracji oraz Strategię rozwoju w Polsce wysokosprawnej kogeneracji.

Potencjał kogeneracjiPotencjał kogeneracji


277 277

27,8 36,1

121 116

22 35

277277

23,822,3 28,817

17,942,3

9,79,79,7

9,7

115103

13,613,713,8

12,6

40

2,431,620,81

0,04

0

100

200

300

400

500

600

2005 2010 2015 2020

PJ

Aktulana produkcja w skojarzeniu Ciepła w oda użytkow a

Ciepło do ogrzew ania budynków Uciepłow nienie elektrow ni

Ciepło dla celów przemysłow ych Budynki w ielko – kubaturow e

Przyrost produkcji w istniejacych Ec Produkcja chłodu

Potencjał ekonomiczny ciepła użytecznego Potencjał ekonomiczny ciepła użytecznego


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

2005 2010 2015 2020

Wariant w ęglow y Wariant gazow y

Udział energii elektrycznej wyprodukowanej w skojarzeniu w całkowitej produkcji energii Udział energii elektrycznej wyprodukowanej w skojarzeniu w całkowitej produkcji energii elektrycznej, przy wykorzystaniu potencjału ekonomicznegoelektrycznej, przy wykorzystaniu potencjału ekonomicznego

Potencjał produkcji energii elektrycznejPotencjał produkcji energii elektrycznej


0%

20%

40%

60%

Dania Holandia Finlandia Austria Polska Niemcy Litwa

UNIA EUROPEJSKA 13%

Udział energii elektrycznej skojarzonej w całkowitej produkcjiUdział energii elektrycznej skojarzonej w całkowitej produkcjiw wybranych państwach w wybranych państwach


Koszty zewnętrzne uniknięte

2005 2010 2015 2020

Uniknięte koszty zewnętrzne – technologia węglowa [mld. zł/rok] 3,58 4,04 4,19 4,31

Uniknięte koszty zewnętrzne – z tytuły wymiany paliwa z węgla na gaz [mld. zł/rok]

29,92 33,79 35,02 36,01

W przypadku technologii węglowej koszty uniknięte są iloczynem zaoszczędzonego paliwa oraz jednostkowego kosztu zewnętrznego spalania węgla. Zgodnie z założeniami wysokość tych kosztów przyjęto na podstawie wyników programu ExternE. Dla spalania węgla wynoszą one 24 zł/GJ.

Koszty zewnętrzne obejmują koszty zwiększonej umieralności i zachorowalności ludzi, degradacji budowli, zmniejszenia plonów upraw, ocieplenia klimatu, uciążliwości hałasu oraz zakwaszenia środowiska

Wykorzystanie potencjału ekonomicznego kogeneracjiWykorzystanie potencjału ekonomicznego kogeneracji


Nowe moce kogeneracyjneNowe moce kogeneracyjne

Okres 2008 - 2010 2011 - 2015 2016- 2020

Moc elektryczna nowych instalacji [MW] 425 2200 2200

Moc elektryczna odnawianych instalacji [MW] 806 542 434

Szacunkowa wartość inwestycji [mln. zł] 5 000 11 000 10 600

Przy realizacji potencjału ekonomicznego


Aktualny stan produkcji e.e. w kogeneracjiAktualny stan produkcji e.e. w kogeneracji

Niewykorzystany potencjał kogeneracji w Polsce (większość miast posiada scentralizowane systemy ciepłownicze zasilane z ciepłowni) / w kogeneracji wytwarza się zaledwie ok. 22 TWh en. el. /14% /, a istniejące możliwości produkcji e.e. w kogeneracji sięgają realnie ok. 80 TWh przy wykorzystaniu potencjału ekonomicznego kogeneracji


l


l

Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła jest technologią, która pozwala na znacznie efektywniejsze wykorzystanie paliw niż wytwarzanie rozdzielone. W konsekwencji umożliwia zmniejszenie emisji zanieczyszczeń,w tym przede wszystkim dwutlenku węgla, oraz zmniejszenie kosztów zewnętrznych wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Technologia ta przy uwzględnieniu rynkowych cen ciepła i energii elektrycznej jest jednak mniej opłacalna od wytwarzania rozdzielonego i jej rozwój wymaga stosowania wsparcia finansowego.

Wielkość potencjału ekonomicznego, czyli wielkość ciepła użytkowego, którego wytworzenie w kogeneracji jest opłacalne z punktu widzenia inwestora, zależy od systemu i wysokości wsparcia kogeneracji. Przyjęto, że w Rzeczypospolitej Polskiej stosowany będzie system wsparcia oparty na zbywalnych świadectwach pochodzenia energii elektrycznej wytworzonej w skojarzeniu. Przeprowadzone analizy wykazały, że w obecnych warunkach dla zapewnienia opłacalności inwestycji w jednostki kogeneracyjne wartości tych świadectw powinny wynosić 50 zł/MWh dla technologii wykorzystujących jako paliwo węgiel oraz 120 zł/MWh dla technologii wykorzystujących paliwa gazowe. Przy takim wsparciu potencjał ekonomiczny kogeneracji wynosi ok. 430 PJ w roku 2005 oraz ok. 530 PJ w roku 2020.

Wnioski z raportuWnioski z raportu


W 2005 r. w Rzeczypospolitej Polskiej wyprodukowano w skojarzeniu 277 PJ ciepła, co oznacza, że wykorzystywane jest zaledwie 64 % potencjału uznanego za ekonomiczny. Pozwala to stwierdzić, że stosowane dotychczas w kraju mechanizmy wsparcia kogeneracji były niewystarczające. Rozwój kogeneracji ograniczały bariery o charakterze ekonomicznym, prawnym, administracyjnym i społecznym.

Stosowane aktualnie w Rzeczypospolitej Polskiej technologie kogeneracji charakteryzują się małym wskaźnikiem skojarzenia, tj. małym stosunkiem produkcji energii elektrycznej do produkcji ciepła. W 2005 r. wyprodukowane zostało w skojarzeniu zaledwie 21,7 TWh energii elektrycznej, co stanowi około 36 % energii potencjalnie możliwej do wyprodukowania przy wykorzystaniu całego potencjału ekonomicznego. Konieczne jest zatem uruchomienie procesu wymiany urządzeń w istniejących elektrociepłowniach. Wymiana ta jest konieczna także ze względu na znaczące zużycie eksploatowanych instalacji.

Wnioski z raportu Wnioski z raportu


Wykorzystanie ekonomicznego potencjału kogeneracji przyniesie wymierne efekty. Na przykład w 2020 r. możliwe będzie zaoszczędzenie 7-11 mln Mg węgla, zmniejszenie emisji CO2 o 17-60 mln Mg oraz zmniejszenie kosztów zewnętrznych o 4-36 mld zł. Skrajne wielkości podanych przedziałów dotyczą przypadków, kiedy w kogeneracji w 100 % wykorzystywany jest węgiel lub gaz ziemny.

Opracowanie, a następnie realizacja strategii rozwoju wysokosprawnej kogeneracji w Polsce zgodnie z dyrektywą 2004/8/WE powinno spowodować usunięcie barier rozwoju skojarzonego wytwarzania. Rozwój kogeneracji może być jednym z najistotniejszych sposobów wypełnienia w Rzeczypospolitej Polskiej polityki energetycznej Unii Europejskiej przewidującej znaczące ograniczenie emisji CO2 oraz zwiększenie efektywności wykorzystania energii.

Wnioski z raportu Wnioski z raportu


Dziękuję za uwagęDziękuję za uwagę

Krajowe doświadczenia i perspektywy wykorzystania gazu ziemnego w kogeneracji

Documents

Transcript of Krajowe doświadczenia i perspektywy wykorzystania gazu ziemnego w kogeneracji